a-метиламино-b-оксимасляную кислоту CH3-CHOH-CH-NH-CH3 , использовав в

\

COOH

качестве исходных веществ b-метилглицериновую кислоту CH3-CH-CH-COOH и

\ /

O

метиламин CH3-NH2. В мае 1884 года работа была опубликована в «Журнале Русского физико-химического общества». В этом же году Зелинский получил диплом об окончании университета и был оставлен работать при кафедре химии.

По существовавшей тогда традиции молодые русские ученые обязательно проходили стажировку в передовых западноевропейских лабораториях. Н.Д. Зелинского так-

же командировали в качестве факультетского стипендиата в Германию. Учитывая направление научных работ в Новороссийском университете, для стажировки были выбраны лаборатории И. Вислиценуса в Лейпциге и В. Мейера в Геттингене, где уделялось большое внимание вопросам теоретической органической химии.

В лаборатории И. Вислиценуса Зелинский провел один семестр. Здесь он выполнил экспериментальную работу с использованием натриймалонового эфира. В дальнейшем ученый неоднократно применял в синтезах разработанную им методику.

У В. Мейера в Геттингене Зелинский работал гораздо дольше. В. Мейер в это время находился в расцвете своих творческих сил. Незадолго до приезда Зелинского Мейер

HC=CH \

открыл тиофен ½ S , охарактеризовал его химические свойства и изучил пути

HC=CH ¤ получения.

Н.Д. Зелинский позднее писал, что в 1886 году, когда он работал у В. Мейера, в лаборатории велась интенсивная и увлекательная работа по выяснению строения тиофена, столь родственного бензолу по своему химическому характеру. В. Мейер предложил Зелинскому принять участие в работах по синтезу производных тиофена. Эти исследования впоследствии стали частью его диссертационной работы.

В 1888 году молодой ученый вернулся в Одессу. После сдачи магистерского экзамена он был зачислен приват-доцентом в университет и начал вести курс общей химии для студентов математического отделения физико-математического факультета. С 1890 года он читает для старшекурсников избранные главы органической химии. Одновременно Зелинский ведет большую научную работу. В исследовательскую деятельность он вовлекает способных студентов, ставших его верными учениками и помощниками. Под руководством Зелинского свои первые работы сделали А.М. Безредка, А.А. Бычихин, С.Г. Крапивин и другие студенты, ставшие впоследствии известными учеными.

Н.Д. Зелинский в этот период продолжает исследования, начатые в лаборатории Мейера. Одна за другой выходят в свет статьи ученого о производных тиофена. В 1889 году он представляет к защите магистерскую диссертацию «К вопросу об изомерии в тиофеновом ряду». В ней получили дальнейшее развитие теоретические представления органической химии.

Теория химического строения А.М. Бутлерова существовала уже четверть века. В руках химиков она явилась могучим оружием, помогающим отыскивать новые пути синтеза органических соединений, предсказывать существование новых, еще не открытых соединений и даже целых классов органических веществ.

Одним из основных положений теории Бутлерова является представление об изомерии – явлении, при котором вещества, имеющие одинаковый состав, но различное строение молекул, отличаются друг от друга по своим химическим и физическим свойствам. Как известно, новые представления не сразу завоевали всеобщее признание, и в свое время Бутлерову, чтобы доказать их справедливость, пришлось синтезировать все бутиловые спирты – изомеры, имеющие состав C4H9OH.

Н.Д. Зелинский, как и другие химики, широко использовал в своей работе теоретические представления А.М. Бутлерова, правильность которых не вызвала у него сомнений. Тем более велико было его изумление, когда он ближе ознакомился с соединениями ряда тиофена. Получалось, что для этого класса веществ, в частности для дикарбоновых кислот тиофена, положение теории А.М. Бутлерова об изомерии не выполняется. Согласно теории должны существовать четыре структуры:

HC-CH HC-C-COOH

֍ ֍ ֍ ֍

HOOC-C C-COOH HOOC-C CH

\ / \ /

S I S II

HC-C-COOH HOOC-C-C-COOH

֍ ֍ ֍ ֍

HC-C-COOH HC CH

\ / \ /

S III S IV

Что же оказалось на практике? В 1885 году И. Месиингер впервые получил дикарбоновую кислоту тиофена, которая, как было доказано, описывается формулой I. После этого около десяти ученых различными способами пытались синтезировать хотя бы одну какую-либо другую из теоретически предсказанных структур, однако сделать это им не удавалось. Во всех случаях образовывалось только вещество I.

Чтобы опровергнуть сложившееся мнение об «исключительности» соединений тиофена, Зелинский в своей магистерской диссертации решил пойти по пути А.М. Бутлерова, а именно синтезировать недостающие изомеры дикарбоной кислоты тиофена и изучить их физические и химические свойства. Для осуществления этой задачи нужно было тщательно продумать пути синтеза, ведь предыдущим исследователям не удалось решить подобную задачу. Отыскать правильный путь было нелегко, подходить к синтезу пришлось издалека. Чтобы в этом убедиться, проследим, как был получен Зелинским один из изомеров – соединение II. Исходными веществами для его получения послужили натрий ацетоуксусный и a-бромпропионовый эфир, из которых вначале был синтезирован метилянтарный эфир:

Na Br

ï ï

CH3-CO-CH-COOC2H5 + CH3-CH-COOC2H5 ®

® NaBr + CH3-CO-CH-CH-COOC2H5

ï ï

H5C2OOC CH3

При омылении этого эфира в присутствии соляной кислоты получалась a-метиллевулиновая кислота:

HCl CH3

CH3-CO-CH-CH-COOC2H5 + 2HOH ® CO2 + 2C2H5OH + ï

ï ï CH3-CO-CH2-CH-COOH

C2H5OOC CH3

Далее превращения осуществлялись по схеме:

CH3 HC-C-CH3

ï P2S ÷ç ÷ç

CH3-CO-CH2-CH-COOH ® H3C-C CH ®

\ /

S 2,4-диметилтиофен

HC-C-COOH

® ÷ç ÷ç

HOOC-C CH

\ / 2,4-тиофендикарбоновая кислота

S

Следует сказать, что в этом и других синтезах Н.Д. Зелинский впервые получил и подробно и изучил промежуточные вещества, такие, как 2,4-диметилтиофен, тиофенмонокарбоновые кислоты и др. В результате кропотливой работы были синтезированы все три недостающих изомера тиофендикарбоновой кислоты. Это была новая победа теории А.М. Бутлерова, добытая кропотливым трудом неутомимого молодого исследователя.

Защита магистерской диссертации состоялась в 1889 году. А мысли ученого были устремлены уже дальше. Подтвердив справедливость теории А.М. Бутлерова для соединений тиофенового ряда, Зелинский решает заняться изучением такого вида изомерии, который на первый взгляд не укладывается в рамки теории химического строения. Дело в том, что теория Бутлерова в своем первоначальном виде не содержала каких-либо положений о расположении атомов в пространстве. Для объяснения имевшихся в то время экспериментальных данных достаточно было плоскостного изображения молекулярных структур. Однако со временем стали появляться такие данные, которые невозможно было объяснить с позиций классической теории.